使用 Azure IoT 中心设备 SDK 管理连接和可靠的消息传送

本文提供概述性指导,可帮助设计更具弹性的设备应用程序。 它说明如何利用 Azure IoT 设备 SDK 中的连接和可靠消息传送功能。 本指南旨在帮助管理以下方案:

  • 修复已删除的网络连接
  • 在不同的网络连接之间切换
  • 由暂时性服务连接错误导致的重新连接

实现细详信息可能因语言而异。 有关详细信息,请参阅 API 文档或特定 SDK:

复原设计

IoT 设备通常依赖非连续或不稳定的网络连接(例如,GSM 或卫星)。 当设备与基于云的服务交互时,由于间歇性服务可用性和基础设施级别故障或暂时性故障,可能会发生错误。 在设备上运行的应用程序必须管理连接和重新连接机制,以及发送/接收消息的重试逻辑。 此外,重试策略要求在很大程度上取决于设备的 IoT 方案、上下文和功能。

Azure IoT 中心设备 SDK 旨在简化从云到设备和从设备到云的连接及通信。 这些 SDK 提供了一种连接到 Azure IoT 中心的可靠方式以及一组用于发送和接收消息的全面选项。 开发人员还可以修改现有实现,以针对给定方案自定义更好的重试策略。

支持连接和可靠消息传送的相关 SDK 功能将在以下各节中介绍。

连接和重试

本部分概述了管理连接时可用的重新连接和重试模式。 它详细介绍了在设备应用程序中使用不同重试策略的实现指南,并列出了设备 SDK 中的相关 API。

错误模式

连接故障可能在许多级别中发生:

  • 网络错误:断开连接的套接字和名称解析错误
  • HTTP、AMQP 和 MQTT 传输的协议级别错误:链接断开或会话过期
  • 由本地错误(如无效凭据)或服务行为(例如,超出配额或限制)导致的应用程序级别错误

设备 SDK 在所有三个级别检测错误。 设备 SDK 不会检测和处理与 OS 相关的错误和硬件错误。 SDK 设计基于 Azure 体系结构中心的暂时性故障处理指南

重试模式

以下步骤介绍检测到连接错误时的重试过程:

  1. SDK 检测网络、协议或应用程序中的错误和相关错误。
  2. SDK 使用错误筛选器来确定错误类型并决定是否需要重试。
  3. 如果 SDK 确定了无法恢复的错误,则会停止连接、发送和接收等操作。 SDK 会通知用户。 无法恢复的错误的示例包括身份验证错误和错误终结点错误。
  4. 如果 SDK 确定了可恢复的错误,则会根据指定的重试策略进行重试,直到经过定义的超时时间。 请注意,SDK 默认情况下使用带抖动的指数回退重试策略。
  5. 当定义的超时到期时,SDK 会停止尝试连接或发送。 它会通知用户。
  6. SDK 允许用户附加回调以接收连接状态更改。

SDK 提供三种重试策略:

  • 带抖动的指数回退:此默认重试策略往往在开始时激进,并随时间推移减缓,直到达到最大延迟。 该设计基于 Azure 体系结构中心的重试指南
  • 自定义重试:对于某些 SDK 语言,可以设计更适合你的方案的自定义重试策略,然后将其注入 RetryPolicy。 C SDK 中不提供自定义重试。
  • 不重试:可以将重试策略设置为“不重试”,这将禁用重试逻辑。 SDK 假设连接已建立,尝试进行一次连接并发送一次消息。 此策略通常用于有带宽或成本顾虑的方案。 如果选择此选项,则未能发送的消息将丢失且无法恢复。

重试策略 API

SDK SetRetryPolicy 方法 策略实现 实施指南
C/iOS IOTHUB_CLIENT_RESULT IoTHubClient_SetRetryPolicy 默认IOTHUB_CLIENT_RETRY_EXPONENTIAL_BACKOFF
自定义: 使用可用的 retryPolicy
不重试: IOTHUB_CLIENT_RETRY_NONE
C/iOS 实现
Java SetRetryPolicy 默认ExponentialBackoffWithJitter 类
自定义: 实现 RetryPolicy 接口
不重试: NoRetry 类
Java 实现
.NET DeviceClient.SetRetryPolicy 默认ExponentialBackoff 类
自定义: 实现 IRetryPolicy 接口
不重试: NoRetry 类
C# 实现
节点 setRetryPolicy 默认ExponentialBackoffWithJitter 类
自定义: 实现 RetryPolicy 接口
不重试: NoRetry 类
Node 实现
Python 目前不支持 目前不支持 目前不支持

以下代码示例说明此流程:

.NET 实现指南

以下代码示例说明如何定义和设置默认重试策略:

// define/set default retry policy
IRetryPolicy retryPolicy = new ExponentialBackoff(int.MaxValue, TimeSpan.FromMilliseconds(100), TimeSpan.FromSeconds(10), TimeSpan.FromMilliseconds(100));
SetRetryPolicy(retryPolicy);

为了避免出现高 CPU 使用率,在代码立即失败的情况下会限制重试次数。 例如,当没有到达目的地的网络或路线时。 执行下一次重试的最短时间间隔为 1 秒。

如果服务响应时出现限制错误,则重试策略不同且不能通过公共 API 更改:

// throttled retry policy
IRetryPolicy retryPolicy = new ExponentialBackoff(RetryCount, TimeSpan.FromSeconds(10), 
  TimeSpan.FromSeconds(60), TimeSpan.FromSeconds(5)); SetRetryPolicy(retryPolicy);

重试机制在 DefaultOperationTimeoutInMilliseconds(目前设置为 4 分钟)后停止。

其他语言实现指南

有关其他语言的代码示例,请查看以下实现文档。 存储库包含演示如何使用重试策略 API 的示例。

后续步骤